2013-07-26

模型樹立將發動機的噴管、乏氣管、渦輪殼體、泵殼體、進口管、排放管別離劃為集總參數法的一個固體單元，假定每個固體單元的溫度是均勻的。依據能量守恒定律，t時刻內進入各固體單元的總熱流量<等于傳出的總熱流量，即Eind5jdt-Eoutd5jdt=0（1）式中j標明第j個單元。發動機在一次關機到二次發動的滑行時刻，沒有燃料焚燒開釋的熱量，噴管和乏氣管的換熱首要思考本身輻射和太陽輻射；渦輪、泵和進口管的換熱首要思考噴管輻射、太陽輻射、本身輻射、相互間的導熱和環境的對流換熱；排放管的換熱首要思考本身輻射、太陽輻射、管內對流換熱和環境間的換熱。別離樹立了包含噴管、乏氣管、排放管、渦輪、泵及進口管等構件熱平衡微分方程，下面給出噴管、乏氣管、渦輪、泵及進口管等首要構件的熱平衡微分方程。式中pg，fq，pk，p，fw，lbk，jk等下標變量別離標明發動機的噴管、乏氣管、排空管、排放管、渦輪、泵及進口管等。
方程的求解用Taylor展開法對方程離散，選用半隱格局求解離散方程。各構件的初始條件實驗斷定。其間，泵、渦輪與進口管等各構件溫度互相制約，有必要耦合迭代求解。求解時首要假定一個泵殼的溫度，別離求渦輪和進口管的溫度，再用取得的溫度去求解泵殼溫度，并與上一次求解得到的泵殼溫度值比擬，迭代精度值持續迭代，直到滿意收斂條件停止，即完結這一時層的核算，然后進入下時層的迭代。對流傳熱系數的斷定排放進程中進口管、泵殼與氧化劑進行對流換熱，因為進口管、泵殼壁溫均高于氧化劑的沸點，所以斷定換熱系數時要思考相變的影響。在核算中首要判別是不是發生了歡騰換熱，然后別離選用不一樣換熱系數進行核算。
核算成果及比擬發動機地上試車實驗在中國航天科技集團公司某研討所的實驗基地進行。渦輪、泵殼及進口管的溫度改變及其與試車數據的比擬，縱坐標為構件相應溫度改變值，橫坐標為時刻，泵腔含氣率核算成果。為排放進程中渦輪殼體溫度改變及其核算成果與試車丈量數據的比擬；為排放進程中泵殼體溫度改變及其核算成果與試車丈量數據的比擬；為排放進程中進口管溫度改變及其核算成果與試車丈量數據的比擬。從3發現渦輪的溫度改變不明顯，僅降低2.1e，渦輪的溫度改變首要是經過它與泵殼體之間的導熱傳熱，而與周圍環境的對流換熱和構件之間的輻射換熱所占份額較小。
經某型發動機渦輪泵體系實踐使用標明該模型能夠用于火箭二次發動前發動機泵體系溫度改變的研討。核算成果標明，所建模型的核算成果與試車成果符合杰出；二次發動前的自動排放進程對渦輪泵體系的冷卻作用很明顯；排放結束時泵腔中含氣率為0，二次發動前經過自動排放氧化劑冷卻泵體系是必要和可行的。由此可見，這篇文章所建模型正確，可用于發動機高空滑行冷卻排放時的核算。

上海帕特泵業制造有限公司

2013年07月26日 星期五

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